【其他行业标准】 中尺度对流系统卫星遥感监测技术导则

ICS07.060
备案号：39821—2013
中华人民共和国气象行业标准
QX/T177—2012
中尺度对流系统卫星遥感监测技术导则Technical directives for satellite remote sensing of mesoscale convectiveweather systems
2012-11-29发布此内容来自标准下载网
象局发布
2013-03-01实施
1范围
2术语和定义
3数据源要求
4中尺度对流系统监测方法
附录A（规范性附录)
附录B(规范性附录）
附录C(规范性附录)
附录D(规范性附录)
附录E（规范性附录）
参考文献，
黑体亮度温度的计算公式
特征区面积的计算公式
重心的计算公式
偏心率的计算…
中尺度对流系统的分类
QX/T177—2012
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由全国卫星气象与空间天气标准化委员会（SAC/TC347)提出并归口。本标准由国家卫星气象中心起草。本标准主要起草人：蒋建莹、王瑾、刘年庆、吴晓京。QX/T177—2012
QX/T177—2012
由于中尺度对流系统很难用常规气象观测资料进行监测，所以在监测、临近/短时预报等业务中，高时空分辨率的卫星遥感成为十分重要的监测手段。目前，依据星载仪器观测的时空分辨率，卫星对中尺度云团适宜的监测对象是空间尺度在20km以上、生命史在几小时以上的对流云团（方宗义等，2006），即β中尺度系统和α中尺度系统。现阶段，中尺度对流系统的卫星遥感监测主要是分析地球同步轨道气象卫星图像中的诸多云系和水汽场特征，同时兼顾极轨气象卫星图像和卫星遥感物理量探测信息，包括温度和湿度的反演信息、风场资料和微波资料等的分析。目前，在气象行业内利用卫星遥感监测中尺度对流系统的工作已普遍展开。但由于国内许多专家提出了多种不同的中尺度对流系统普查标准，不利于普查结果的对比和特征分析。为了更好地发挥卫星遥感信息在中尺度对流系统监测中的作用，有必要在现有遥感监测技术的基础上，统一规定中尺度对流系统的定义和普查标准。
1范围
中尺度对流系统卫星遥感监测技术导则本标准规定了中尺度对流系统卫星红外遥感监测的数据处理和分类方法。本标准适用于中尺度对流系统的卫星遥感监测与信息提取。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
黑体亮度温度temperatureof brightnessblackbody；TbhQX/T177—2012
由卫星通过扫描辐射观测仪测得的不同辐射体表面红外窗区通道（10μm～12.5μm）发射的辐射率，根据普朗克定律，计算出的辐射体表面温度。2.2
mesoscaleconvectivesystem;MCS中尺度对流系统
卫星红外云图上，有组织、有相当范围的冷云盖、水平尺度在20km～500km的有对流活动的天气系统。
mesoscaleconvectivecomplex;MCC中尺度对流复合体
红外云图上Tbb不大于52℃的冷云区，其面积大于50000km2，偏心率（冷云区的短、长轴之比值，下同)不小于0.7持续时间不小于6h的对流系统。2.4
β中尺度圆形对流系统meso-βcircularconvectivesystem;M,CCS红外云图上Tbb不大于一52℃的冷云区，其面积大于30000km2且小于或等于50000km，偏心率不小于0.7持续时间不小于3h的对流系统。2.5
persistentelongated convectivesystem;PECS持续扁状对流系统
红外云图上Tbb不大于一52℃的冷云区，其面积大于50000km2，偏心率介于0.2（含）与0.7（不含)之间，持续时间不小于6h的对流系统。2.6
β中尺度的扁状对流系统
Emeso-βelongatedconvectivesystem（MECS）红外云图上Tbb不大于一52℃的冷云区，其面积大于30000km且小于或等于50000km2，偏心率介于0.2（含）与0.7（不含）之间，持续时间不小于3h的对流系统。数据源要求
中尺度对流系统遥感监测的数据源应来自装载有红外窗区通道扫描辐射计获取的、经过定位、定标等预处理的静止气象卫星数据
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4中尺度对流系统监测方法
4.1监测指标的计算
黑体亮度温度的计算方法
云顶黑体亮度温度表征云区的对流强度，其具体计算公式见附录A。4.1.2特征区面积的计算方法
对流云区的范围大小用特征区面积表示其具体计算公式见附录B。4.1.3重心的计算方法
重心的位置与中尽度对流系统内黑体亮度温度的分布有关，特征区面积的重心坐标计算公式见附录C。
偏心率的计算方法
偏心率反映了中尽度对流系统的形状，利用4.1.3得到的重心坐标，拟合椭圆方程，椭圆短轴与长轴长度的比值即为偏心率，其具体计算公式见附录D4.1.5
持续时间的计算
的多张卫星云图，计算从开始满足条件时间起到不再满足条件时间止的时间长度。利用连续时次
4.2监测处理步骤
4.2.1计算红外
4.2.2勾画Tbb
图上的Tbb；
52℃的边界线，估算Tbb不大
有单个像元面积的总租，
52℃的特征区面积，即计算特征区面积中所4.2.3如果特征区面积大于30000km，可初步判识为一中尺度对流系统，估算中尺度对流系统的重心坐标（o,)；
利用得到的重心坐标（co，yo），拟合椭圆方程，得到偏心率；4.2.5
计算中尺度对流系统的持续时间。4.3中尺度对流系统的分类方法
依据4.2获得的云团的Tbb、特征区面积、重心和偏心率等特征，可把卫星云图上的中尺度对流系统按特征阈值主要分为MCC、M.CCS、PECS、M,ECS4类中尺度对流系统，见附录E。注：本标准不涉及冷云区的Tbb大于一52℃且面积小于或等于30000km2和生命史小于3h的对流系统以及对流云团的分裂或合并等。
附录A
(规范性附录）
黑体亮度温度的计算公式
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在红外波段，当地球作为遥感靶面时，其比辐射率几乎不随波长变化，且接近黑体。因此，常把地球当做黑体来处理。黑体辐射满足普朗克定律，即T-
ln[2元hc/（B（，T)5）+1
式中：
B(v,T)
黑体亮度温度；
普朗克常数
光速；
玻尔兹曼参数；
本辐射出射度。
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附录B
（规范性附录）
特征区面积的计算公式
首先确定中尺度对流系统的周边界限（指一52℃的边界线），并利用式（B.1)计算特征区面积S
式中：
特征区面积；
方向网格点序号；
y方向网格点序号；
像元面积；
该中尺度对流系统包含的像元个数，Zs.
............(B. 1)
（规范性附录）
重心的计算公式
中尺度对流系统的重心计算公式见（C.1）、式（C.2）：0
式中：
To，yo
中尺度对流系统的重心坐标；
第i个像元的经度；
第i个像元的纬度；
第i个像元Tbb的值
中尺度对流系统包含的像元个数QX/T177—2012
...(C.1)
··.(C.2)
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已知拟合椭圆方程见式（D.1)：式中：
To，yo-
附录D
（规范性附录）
偏心率的计算
(rro)2
一中尺度对流系统的重心坐标
一拟合椭圆的长轴
(y-yo)2
拟合椭圆的短辅
求解式(D.1)，令拟合椭圆的中心位于中尺度对流系统的重心，通过最小·(D.1)
二乘拟合可得其长轴和短
轴的求解公式，见式(D.2)式(D.yo)
)2()\2
式中：
x）2（y
y。）
)2（1
r。）
中尺度对流系统的周边界限（指一52℃的边界线）第个观测点的经度值；中尺度对流系统的周边界限（指一52℃的边界线）第i个观测点的纬度值；边界上值为量52℃的Tbb像元个数；拟合椭圆的长轴；
拟合椭圆的短轴
偏心率的计算公式见式①
式中：
拟合椭圆的长轴；
拟合椭圆的短轴，
偏心率。
.(D.2)
.....(D.3)
.(D.4)
中尺度对流系统的分类见表E.1。附录E
（规范性附录）
中尺度对流系统的分类
中尺度对流系统的分类
尺度范围
持续时间
发生时间
最大范围
(成熟)时间
终止时间
S>50000km
边界为
区达最
30000knS
Cb50.000km2
2℃的冷云
范围爵，偏
Tbb不大于
件的时间
（Tbb值
2℃）达到
积时间
边界为
52℃的冷云
区达最大范围时偏
心率≥0.7
开始满足条件的时间
连续冷云区
Tbb值
52℃）达到
其最大面积时间
S>50000km
边界为
52℃的冷云
区达最大范围时，0.2
偏心率<0.7
开始满足条件的时间
连续冷云区（
Tbb值
）达到
不大于520
其最大面积厨间
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80000km近界为
52℃的冷云区达最
大范围时，2≤偏心率<0.7
开始满足条作的时间
连续冷云区（Tbb值不大于
52℃）达到其最大面积时间
不再满足条件的时间不再满足条的时间不再满足条件的时间满是
条件的时间
2C的令云区面积。
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